大學(xué)無(wú)機(jī)化學(xué)第五章試題及解答

1、第五章原子結(jié)構(gòu)和元素周期表本章總目標(biāo)：1：了解核外電子運(yùn)動(dòng)的特殊性，會(huì)看波函數(shù)和電子云的圖形2：能夠運(yùn)用軌道填充順序圖，按照核外電子排布原理，寫出若干元素的電子構(gòu)型。3：掌握各類元素電子構(gòu)型的特征4：了解電離勢(shì)，電負(fù)性等概念的意義和它們與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系。各小節(jié)目標(biāo)：第一節(jié)：近代原子結(jié)構(gòu)理論的確立學(xué)會(huì)討論氫原子的玻爾行星模型E二13.6eV。n2第二節(jié)：微觀粒子運(yùn)動(dòng)的特殊性1：掌握微觀粒子具有波粒二象性（九二-=）。Pmvh2：學(xué)習(xí)運(yùn)用不確定原理（AxAP>-）。2nm第三節(jié)：核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述1：初步理解量子力學(xué)對(duì)核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述方法處于定態(tài)的核外電子在核外空間的概率密度分布（

2、即電子云）。2：掌握描述核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)能層、能級(jí)、軌道和自旋以及4個(gè)量子數(shù)。3：掌握核外電子可能狀態(tài)數(shù)的推算。第四節(jié)：核外電子的排布1：了解影響軌道能量的因素及多電子原子的能級(jí)圖。2;掌握核外電子排布的三個(gè)原則：Q能量最低原則一一多電子原子在基態(tài)時(shí)，核外電子盡可能分布到能量最低的院子軌道。QPauli原則一一在同一原子中沒有四個(gè)量子數(shù)完全相同的電子，或者說是在同一個(gè)原子中沒有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全相同的電子。Q3Hund原則電子分布到能量簡(jiǎn)并的原子軌道時(shí)，優(yōu)先以自旋相同的方式分別占據(jù)不同的軌道。3:學(xué)會(huì)利用電子排布的三原則進(jìn)行第五節(jié)：元素周期表認(rèn)識(shí)元素的周期、元素的族和元素的分區(qū)，會(huì)看元素周期表。第

3、六節(jié)：元素基本性質(zhì)的周期性掌握元素基本性質(zhì)的四個(gè)概念及周期性變化1:原子半徑一一從左向右，隨著核電荷的增加，原子核對(duì)外層電子的吸引力也增加，使原子半徑逐漸減?。籕隨著核外電子數(shù)的增加，電子間的相互斥力也增強(qiáng)，使得原子半徑增加。但是，由于增加的電子不足以完全屏蔽增加的核電荷，因此從左向右有效核電荷逐漸增加，原子半徑逐漸減小。2:電離能從左向右隨著核電荷數(shù)的增多和原子半徑的減小，原子核對(duì)外層電子的引力增大，電離能呈遞增趨勢(shì)。3:電子親和能在同一周期中，從左至右電子親和能基本呈增加趨勢(shì)，同主族，從上到下電子親和能呈減小的趨勢(shì)。4:電負(fù)性在同一周期中，從左至右隨著元素的非金屬性逐漸增強(qiáng)而電負(fù)性增強(qiáng)，在

4、同一主族中從上至下隨著元素的金屬性依次增強(qiáng)而電負(fù)性遞減。習(xí)題一 選擇題1.3d電子的徑向函數(shù)分布圖有（）（無(wú)機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版）A.1個(gè)峰B.2個(gè)峰C.3個(gè)峰D.4個(gè)峰2. 波函數(shù)一定，則原子核外電子在空間的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)就確定，但仍不能確定的是（）A.電子的能量B.電子在空間各處出現(xiàn)的幾率密度C.電子距原子核的平均距離D.電子的運(yùn)動(dòng)軌跡3. 在下列軌道上的電子，在xy平面上的電子云密度為零的是（）（無(wú)機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版）A.3sB.3pC.3pD.3d2xzz4. 下列各組量子數(shù)中，合理的一組是（）A.n=3，l=1，ml=+1，ms=+1/2B.n=4，l=5，ml=-1，ms=+1/2

5、C.n=3，l=3，m=+1，m=-1/2lsD.n=4，l=2，m=+3，m=-1/2ls5. 第四周期元素原子中未成對(duì)電子數(shù)最多可達(dá)（）（無(wú)機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版）A.4B.5C.6D.76.下列電子的量子數(shù)（n,1,A.3，0，0，+1/2m和ms）不合理的是（sB.3,)0,0,-1/2C.3,1,0,-1/2D.3,3,0,+1/27. 對(duì)3d電子來說，下列各組量子數(shù)中不正確的是（）A.3,2,2,+1/2B.3,2,1,-1/2C.3，2，0，+1/2D.3，1，1，+1/28. 主量子數(shù)n=4能層的亞層數(shù)是（）（無(wú)機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版）A.3B.4C.5D.69. 電子的鉆穿本

6、領(lǐng)及其受其它電子屏蔽效應(yīng)之間的關(guān)系（）A.本領(lǐng)越大，效應(yīng)越小C.兩者無(wú)關(guān)系B.本領(lǐng)越大，效應(yīng)越大D.以上都不對(duì)10.Pb2+離子的價(jià)電子層結(jié)構(gòu)是（A.6s26p2B.5s25p2）（無(wú)機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版）C.6s2D.5s25p65d106s2)B.Ar>Mg>Si>BD.B>Mg>Ar>Si）（無(wú)機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉B.Mg、Ca、Sr、BaD.Cr、Mn、Fe、Co11.在多電子原子中，下列電子具有如下量子數(shù)，其中能量最高的電子是（）（無(wú)機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版）A.2，1，0，-1/2C.3，1，1，+1/2B.2，1，1，-1/2D.3，2，-2，-

7、1/212. 當(dāng)基態(tài)原子的第五電子層只有2個(gè)電子時(shí)，則原子的第四電子層的電子數(shù)為（）（無(wú)機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版）A.8B.18C.818D.83213. 下列離子中的電子構(gòu)型可以用AJ3d6表示的是（）A.Mn2+B.Fe3+C.Co3+D.Ni2+14. 下列元素原子半徑的排列順序正確的是（A.Mg>B>Si>ArC.Si>Mg>B>Ar15. 下列元素中，原子半徑最接近的一組（大版）A.Ne、Ar、Kr、XeC.B、C、N、O16. 鑭系收縮是下列各對(duì)元素中性質(zhì)最相似的是（）（無(wú)機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版）A.Zr和HfB.Ru和RhC.Mn和TcD.Nd和

8、Ta17. 已知某元素原子的價(jià)電子層結(jié)構(gòu)為3d54s2，則該元素在周期表中位置為（）A.第四周期第IIA族B.第四周期第IIB族C.第四周期第VIIA族D.第四周期第VIIB族18. 在下列元素中，電負(fù)性大小順序正確的是（）（無(wú)機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版）A.F>N>0B.0>Cl>0C.AS>P>HD.Cl>S>ASSS19. 第二電離能最大的原子應(yīng)該具有的電子構(gòu)型是（）A.1s22s22p5B.1s22s22p6C.1s22s22p63p1D.1s22s22p63s220. 下列各組元素的第一電離能按遞增的順序正確的是（）（無(wú)機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大

9、版）A.NaMgAlB.BCNC.SiPAsD.HeNeAr21. 下列元素中第一電子親和能最大的是（）（無(wú)機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版）A.OB.FC.SD.Cl22. 下列元素基態(tài)原子的第三電離能最大的是（）（無(wú)機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版）A.CB.BC.BeD.Li23. 某元素基態(tài)原子失去三個(gè)電子后，角量字?jǐn)?shù)為2的軌道半充滿，其原子序數(shù)為（）（無(wú)機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版）A.24B.25C.26D.2724. 下列元素中，書鑭系元素的是（）（無(wú)機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版）A.TaB.TiC.TlD.Tm25. 下列元素中屬于放射性元素的是（）（無(wú)機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版）A.TaB.TbC.TcD.Tm

10、二 填空題1.4P亞層中軌道的主量子數(shù)為,角量子數(shù)為,該亞層的軌道最多可以有種空間取向，最多可容納個(gè)電子。（無(wú)機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版）2波函數(shù)申是描述數(shù)學(xué)函數(shù)式，它和是同義詞，b卩的物理意義是，電子云是形象化表示。3. 周期表中最活潑的金屬為，最活潑的非金屬為，原子序數(shù)最小的放射性元素為第周期元素，其元素符號(hào)為。（無(wú)機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版）4. 質(zhì)量數(shù)是56,中子數(shù)是30的基態(tài)原子電子構(gòu)型；質(zhì)量數(shù)為209,中子數(shù)為126的基態(tài)原子電子構(gòu)型。5. 第四周期元素中4P軌道半充滿的是，3d軌道半充滿的是，4s軌道半充滿的是，價(jià)電層s電子數(shù)與d電子數(shù)相同的是。（無(wú)機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版）6原子序數(shù)為2

11、4的原子，其價(jià)電子結(jié)構(gòu)是。7元素的性質(zhì)隨著的遞增而呈現(xiàn)周期性的變化，這是原子的變化的反映，第四、六周期分別是能級(jí)組和能級(jí)組。8在各類原子軌道中，軌道的鉆穿能力最強(qiáng)，由此引起的后果是。（無(wú)機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版）9第33號(hào)元素原子的核外電子排布為，基態(tài)時(shí)最外層各電子的量子數(shù)為：n=；1=；m=；m=該元素最高S氧化態(tài)為，在周期表中屬區(qū)元素，它的低價(jià)氧化物的化學(xué)式為，俗稱。10. 鑭系元素包括原子序數(shù)從至共個(gè)元素，從La到Lu半徑共減少ppm，這一事實(shí)稱為，其結(jié)果是。（無(wú)機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版）11. 造成第三過渡元素原子半徑和第二過渡元素原子半徑相近的原因是。12. 給出下列元素的原子核外價(jià)電子

12、排列方式W，Nb，Ru，Rh，Pd，Pt。（無(wú)機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版）13. 用元素符號(hào)填空：最活潑的氣態(tài)金屬元素是最活潑的氣態(tài)非金屬元素是最不易吸收電子的兀素是第四周期的第六個(gè)元素電子構(gòu)型是第I電離勢(shì)能最大的元素是第I電子親核勢(shì)能最大的元素是第2、3、4周期原子中P軌道半充滿的元素是3d半充滿和全充滿的元素分別是和電負(fù)性相差最近的兀素是電負(fù)性相差最大的兀素是14根據(jù)現(xiàn)代結(jié)構(gòu)理論，核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可用來描述，它在習(xí)慣上被稱為;II2表示，它的形象化表示是。（無(wú)機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版）15.非放射性元素中，單電子數(shù)最多的元素單電子數(shù)為，它在周期表中位于第周期，第族。（無(wú)機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版）

13、三 問答題1. 原子軌道、幾率密度和電子云等概念有何聯(lián)系和區(qū)別？2. 根據(jù)鉀、鈣的電離勢(shì)數(shù)據(jù)，從電子構(gòu)型說明在化學(xué)反應(yīng)過程中，鉀表現(xiàn)+1價(jià)，鈣表現(xiàn)+2價(jià)的原因？3. 寫出下列元素的符號(hào)、名稱、價(jià)電子構(gòu)型和惰性氣體在周期表中的分區(qū)。（無(wú)機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版）A.第四周期的惰性氣體B.第四周期的WB族元素C.5p電子半充滿的元素4. K和Ca中的4s能量和3d能量哪個(gè)低？（試用斯萊特經(jīng)驗(yàn)公式求算E值）電子排布式應(yīng)是什么？5. 回答下列問題：寫出原子序數(shù)為32的元素的核外電子排布、元素符號(hào)、元素名稱以及此元素在周期表中的位置。試用四個(gè)量子數(shù)分別表示這個(gè)元素原子最外層各價(jià)電子的核外運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：6.符號(hào)

14、d、3dz2和3di各代表什么意義?7. 原子核外電子的運(yùn)動(dòng)有什么特性？8. 什么叫屏蔽效應(yīng)？什么叫鉆穿效應(yīng)？如何解釋下列軌道能量的差別？(無(wú)機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題吉大版)(1) ESVE2sVE3sVE4s(2) E3SVE3p<E3dE4S<E3d9. 說明下列事實(shí)的原因：(1) 元素最外層電子數(shù)不超過8個(gè)；(2) 元素次外層電子數(shù)不超過18個(gè)；(3)各周期所包含的元素?cái)?shù)分別為2、8、8、18、18、32個(gè)。10. 下列術(shù)語(yǔ)的含義是什么？電離勢(shì)、電子親合勢(shì)、電負(fù)性。它們和元素周期律有什么樣的關(guān)系？11. 在第四周期的A、B、C、D四種元素，其價(jià)電子數(shù)依次為1、2、2、7，其原子序數(shù)按

15、A、B、C、D依次增大。已知A和B的次外層電子數(shù)為8,而C與D為18，根據(jù)原子結(jié)構(gòu)判斷：(1)哪些是金屬元素；(2) D與A的簡(jiǎn)單離子是什么？(3)哪一元素的氫氧化物堿性最強(qiáng)？(4)B與D兩原子間能形成何種化合物？寫出化學(xué)式。參考答案選擇題1.A2.D3.C4.A5.C6.D7.D8.B9.A10.C11.D12.C13.C14.B15.D16.D17.D18.D19.C20.B21.D22.B23.C24.D25.C二填空題1.4,1,3,62.核外電子空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；原子軌道；電子在核外空間出現(xiàn)的幾率密度；波函數(shù)|卩的形象化表示3. Fr,F五Tc4. 183d64s2；786s26p35.

16、 As,Cr和Mn,K,Cr和Cu,Ti6.3d54s1;3d,3d,3d,3d2,3d22xyxzyzzxy7荷電核數(shù)；最外層的電子數(shù)由18呈現(xiàn)周期性；第W；第W；8.s,s軌道能量降低，造成能級(jí)交錯(cuò)。9.1s22s22p63s23p63d104s24p3;n：44444l：00111m：000-1+1m：s+1/21/2+1/2+1/2+1/2+5;P區(qū)；As2O3；砒霜10.57，71，15；11，鑭系收縮，使第二過度元素和第三過度元素原子半徑相近。11.鑭系收縮12. W5d46s2Nb4d45s1Ru4d75s1Rh4d85s1Pd4d105s0Pt5d96s113. (l)Cs(2

17、)FFr1s22s22p63s23p64d54si(5)He(6)C1N,P,AsCr,Mn;Cu,ZnCe和Pr,Pr和Nd,Dy和Ho,Ho和Er.Er和Tm;F和Cs14. 波函數(shù)®，原子軌道；概率密度，電子云15.8,六，IIIB三問答題1. 答：波函數(shù)(申)是描寫原子核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的數(shù)學(xué)函數(shù)式，可以粗略地把甲看成是在X,Y,Z三維空間里能找到該核電子運(yùn)動(dòng)的一個(gè)區(qū)域,借用”軌道”這個(gè)詞稱為軌道，所以原子軌道是甲的同義詞；幾率密度是描寫電子在核外空間某處單位體積內(nèi)出現(xiàn)的多少，可由該電子原子軌道的波函數(shù)甲的絕對(duì)值的平方b|2來確定。電子云是電子在核外運(yùn)動(dòng)時(shí)，把它在空間各處出現(xiàn)的

18、幾率密度的大小畫成圖形,這種圖形叫電子云,是幾率密度的形象描述。原子軌道,幾率密度和電子云都是描述電子運(yùn)動(dòng)的基本概念,它們既是不同的概念,但又有密切的聯(lián)系。在物理意義上,波函數(shù)是描寫核外電子空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的數(shù)學(xué)函數(shù)式,而電子云則是電子在核外空間出現(xiàn)的幾率分布的形象化描述。從它們的角度分布圖看,形狀相似,但略有不同,電子云的角度分布圖比相應(yīng)原子軌道波函數(shù)的角度分布圖要稍”瘦”點(diǎn),而原子軌道波函數(shù)的角度分布圖有正、負(fù)號(hào)；而電子云都是正值。2. 答:查出鉀,鈣的電離勢(shì)數(shù)據(jù)如下K:Ii=6.954X10-19J,I2=50.663X10-19J,I3=73.243X10-19JCa:I1=6.793X1

19、0-19J,I2=19.017X10-19J,I3=81.555X10-19J由電離勢(shì)數(shù)據(jù)可知，鉀的I2是I的7倍多，I3是I的10倍多，因此鉀易失去1個(gè)電子，在化學(xué)反應(yīng)中表現(xiàn)為+1價(jià)。K+離子類似于惰性氣體Kr的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以K+是穩(wěn)定的。鈣的II2差別不大，而I3是I的8倍多,因此鈣易失去2個(gè)電子，在化學(xué)反應(yīng)中表現(xiàn)為+2價(jià),Ca2+離子也是類似于惰性氣體Kr的結(jié)構(gòu)，所以Ca2+離子是穩(wěn)定的。3.答：A是36號(hào)元素氪Kr屬于P區(qū),價(jià)電子構(gòu)型為:4s24p6；B是22號(hào)元素鈦Ti,屬于d區(qū),價(jià)電子構(gòu)型為:3d24s2;C是51號(hào)元素銻Sb，屬于P區(qū)，價(jià)電子構(gòu)型為:5s25p34答：計(jì)算基態(tài)鉀原

20、子的4s和3d的能量(根據(jù)斯萊特規(guī)則)：8=10X1.0+8X0.35=12.80,3d8=10X1.0+8X0.85=16.80,4SE3d=-13.6X(1912.80)2=_1.51eV3d32E4=-13.6X(19-16.80)2=-4.11eV4s42E3d>E4s同理，對(duì)于基態(tài)鈣原子：E3d=13.6X(20-18.00)2=-6.04eV3d32(20-17.15)2E=-13.6X=-6.90eV4s42E3d>E4s所以，K和Ca的4s能量都比3d能量低，它們的電子排布分別為：K：1s22s22p63S23p64s1Ca：1s22s22p63s23p64s25.

21、答:(1)核外電子排布為：1s22s22p63s23p63d104s24p2；元素符號(hào)為：Ge；元素名稱為鍺；它屬于第四周期WA族。(2)nlmms4s24001/2400-1/24p241+1，-1,0+1/2,-1/2410，+1,-1+1/2,-1/2Xy6. 答：d是原子軌道的符號(hào)，表示1=2的電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。3dz2表示n=3、1=2、m=0的電子空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。它在z軸方向上電子云密度最大。3d】代表第三電子層(n=3)的d(1=2)原子軌道上有一個(gè)電子。該電子處于n=3、1=2、m=0、±1或±2、m=+1/2或-1/2的電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。s7. 答：原子核外電子的運(yùn)

22、動(dòng)具有波粒二象性，不能同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)定其位置和速度(即測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系)因而它的運(yùn)動(dòng)不遵循經(jīng)典力學(xué)的規(guī)律。沒有經(jīng)典式的軌道，而是服從量子力學(xué)的規(guī)律，需要統(tǒng)計(jì)規(guī)律來描述。8. 答：其他電子的屏蔽作用對(duì)某個(gè)選定電子產(chǎn)生的效果叫做屏蔽效應(yīng)；由于電子的角量子數(shù)1不同，其幾率的徑向分布不同，電子鉆到核附近的幾率較大者受到核的吸引作用較大，因而能量不同的現(xiàn)象稱為電子的鉆穿效應(yīng)。(1) 當(dāng)n不同，1相同時(shí)，n越大，電子離核的平均距離越遠(yuǎn)，所以原子中其它電子對(duì)它的屏蔽作用則較大，即a值越大，能量就越高。故ESVE2sVE3sVE4S。(2) 當(dāng)n相同，1不同時(shí)，1越小，電子的鉆穿效應(yīng)越大，電子鉆的越深受核吸引力越強(qiáng)，其

23、它電子對(duì)它的屏蔽作用就越小，其能量就越低。故E3sVE3<E3d。P(3) 在多電子原子中電子在4s軌道比3s軌道鉆穿效應(yīng)大，可以更好地回避其它電子的屏蔽。4s軌道雖然主量子數(shù)比3d多1，但角量子數(shù)少2，其鉆穿效應(yīng)增大對(duì)軌道能量的降低作用超過了主量子數(shù)大對(duì)軌道能量的升高作用。因此E4S<E3d°9答：(1)當(dāng)元素最外層電子數(shù)超過8時(shí)，電子需要填充在最外層的d軌道上，但由于鉆穿效應(yīng)的影響，Es<E.d，故填充d軌道之前必須先填充更外層的sn(n-1)d軌道，而填充更外層s軌道，則增加了一個(gè)新電子層，原來的d電子層變成了次外層，故最外層電子數(shù)不超過8個(gè)。(2) 當(dāng)次外層電子數(shù)要超過18時(shí)，必須填充f軌道，但